Basitleştirilmiş bir karayolu taşıtı üzerindeki akış için RANS tabanlı türbülans modellemesi ve PIV deneylerinin karşılaştırılması

Abstract

Karayolu taşıtları ve etrafındaki akış yapıları üzerindeki aerodinamik kuvvetler, akışkan ve yapı arasındaki karmaşık etkileşimlerin bir sonucudur. Ahmed modeli, gerçek boyutlu kara taşıtlarının etrafındaki akışı göstermek için oluşturulmuş basitleştirilmiş bir araç modelidir. Bu çalışmada Ahmed modelinin iz bölgesindeki farklı eğim açılarında (ϴ=15°, 25° ve 35°) akış yapısı incelenmiştir. Deneysel çalışmalar, parçacık görüntülemeli hız ölçme tekniği (PIV) ile bir su kanalında gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) simülasyonları ve deneysel ölçümler için serbest akış hızı 0,2 m/s olarak ayarlanmıştır ve Ahmed modelinin karakteristik uzunluğu ile tanımlanan Reynolds sayısı 4,18x104 olarak hesaplanmıştır. Realizable k-ϵ, RNG k-ϵ ve SST k-ω olmak üzere üç farklı türbülans modeli kullanılarak HAD simülasyonları gerçekleştirilmiş ve sonuçlar deneylerle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, zaman ortalamalı hız vektörleri ve hız konturları, akım çizgisi topolojisi, girdap ve türbülans kinetik enerjisi (TKE) gibi farklı akış özellikleri ile sunulmuştur. Deneylere en yakın sonuçlar, Ahmed modelinin tüm eğim açıları için SST k-ω türbülans modeli ile elde edilmiştir. Ayrıca SST k-ω türbülans modelleri ile analiz edilen tüm eğim açıları için sürükleme katsayısı 0,37 civarında bulunmuştur ve literatürdeki sonuçlara da yakındır.